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智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析 |
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智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析 在生產(chǎn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的終端，一旦其發(fā)生故障，將直接影響裝置的安全運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程影響非常大。運(yùn)用智能調(diào)節(jié)閥定位器，能夠改善調(diào)節(jié)閥的流量特性和性能，可以通過(guò)與DCS或總線設(shè)備進(jìn)行數(shù)字信息通訊，提升企業(yè)生產(chǎn)控制能力，為裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。
在石油工業(yè)中，從油田到煉油廠，各種生產(chǎn)裝置都大規(guī)模地集中監(jiān)測(cè)和控制，大部分操作條件都是在高溫低壓或高溫高壓下進(jìn)行，介質(zhì)都是各種易燃易爆的油各種油品，因此，調(diào)節(jié)閥的可靠性和防火性被提到。在化學(xué)工業(yè)中，過(guò)程的多樣性及工藝條件的變化，對(duì)溫度、壓力、流量和液位四大熱工變量的控制和執(zhí)行中，都有很特殊問(wèn)題要求調(diào)節(jié)閥能夠適用。 在電力工業(yè)中，火力發(fā)電廠要對(duì)鍋爐進(jìn)行控制,鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)中保持水位的正常至關(guān)重要,避免調(diào)節(jié)閥的誤開誤關(guān),雙是何等的重要。為確保調(diào)節(jié)閥的工作性能和可靠性，必須做到如下要求：
1、保證調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量調(diào)節(jié)閥的選用要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算；類型、口徑、各項(xiàng)性能都要符合要求；調(diào)節(jié)閥各種零件的材料要嚴(yán)格選擇，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)耐壓試驗(yàn)，氣密性等試驗(yàn)。生產(chǎn)廠家的制造技術(shù)和測(cè)試方法必須符合標(biāo)準(zhǔn)，要由主管部門簽定認(rèn)可。嚴(yán)禁不具備生產(chǎn)條件的小廠進(jìn)行生產(chǎn)。 2、確保可靠的操作性這里指調(diào)節(jié)閥本身的制造質(zhì)量，而且包括對(duì)操作人員的培訓(xùn)和素質(zhì)的提高。為了防止誤操作，工藝人員一定要注意銘牌所標(biāo)示的注意事項(xiàng)。根據(jù)我國(guó)新的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)(GB/T4213-92)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的銘牌至少要標(biāo)出制造廠名、產(chǎn)品型號(hào)、額定流量系數(shù)、設(shè)計(jì)位號(hào)、產(chǎn)品編號(hào)及制造年月等事項(xiàng)。閥體上則應(yīng)鑄出或沖出表示介質(zhì)流動(dòng)方向的箭頭和DN數(shù)值以及PN的字樣及數(shù)值。重要的閥門都要有足夠的附件，如定位器、限位開關(guān)等。要有足夠的安裝空間和操作空間，有足夠的安裝空間和操作，有足夠的照明，有嚴(yán)格的操作規(guī)程。
1． 智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析常規(guī)定位器存在的不足 1) 常規(guī)定位器多為機(jī)械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，可動(dòng)件較多，容易受溫度波動(dòng)、外界振動(dòng)等干擾的影響，耐環(huán)境性差；彈簧的彈性系數(shù)在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變，會(huì)造成調(diào)節(jié)閥非線性，導(dǎo)致控制質(zhì)量下降；外界振動(dòng)傳到力平衡機(jī)構(gòu)，易造成部件磨損以及零點(diǎn)和行程漂移，也使定位器難以工作； 2) 由于噴嘴本身的特性，執(zhí)行器在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)也要大量消耗壓縮空氣，若使用執(zhí)行器數(shù)量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個(gè)潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作； 3) 常規(guī)定位器手動(dòng)調(diào)校時(shí)需要使用專用設(shè)備、不隔離控制回路是不可能的，且零點(diǎn)和行程的調(diào)整互相影響，須反復(fù)整定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非線性嚴(yán)重時(shí)，則更難調(diào)整。
2．智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析器的組成和原理 2.1 智能閥門定位器的組成 智能閥門定位器是一種具有HART通信協(xié)議的閥門定位器，由三部分組成：微處理器電子控制的模件，包括HART通信模塊和就地用戶界面開關(guān)；電/氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器模件的壓電閥；閥位傳感器。 2.2 智能閥門定位器的工作原理 整個(gè)控制回路由兩線、4～20mA信號(hào)控制。HART模件送出和接收疊加在4～20mA信號(hào)上的數(shù)字信息，實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向數(shù)字通信。模擬量的4～20mA信號(hào)傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋進(jìn)行比較，微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進(jìn)行控制計(jì)算（一級(jí)控制），向壓電閥發(fā)出電控指令使其進(jìn)行開、閉動(dòng)作。壓電閥依據(jù)控制指令脈沖的寬度對(duì)應(yīng)于氣動(dòng)放大器輸出壓力的增量，同時(shí)氣動(dòng)放大器的輸出又被反饋給內(nèi)控制回路，再次與微處理器的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較運(yùn)算（二級(jí)控制），通過(guò)兩級(jí)控制輸出信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)空氣壓力的變化控制著閥門行程。當(dāng)控制偏差很大時(shí)，壓電閥發(fā)出寬幅脈沖信號(hào)，使定位器輸出一個(gè)連續(xù)信號(hào)，大幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力驅(qū)動(dòng)閥門快速動(dòng)作；隨著閥門接近要求的位置，命令要求的位置與測(cè)得位置的差值變小，壓電閥輸出一個(gè)較小脈寬的脈沖信號(hào)，斷續(xù)、小幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)接近新命令位置的動(dòng)作平緩。當(dāng)閥門到達(dá)要求的位置（進(jìn)入死區(qū)）時(shí)，壓電閥無(wú)脈沖輸出，定位器輸出保持為零，使閥門穩(wěn)定在某一位置不動(dòng)。
3．智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析智能定位器的調(diào)校 通過(guò)就地用戶界面設(shè)置開關(guān)，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允許自動(dòng)調(diào)校等基本設(shè)置；在不增加工具的條件下，能夠進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)校準(zhǔn)定位器；并且可以通過(guò)就地用戶界面手動(dòng)控制按鈕,實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥。 1)通過(guò)多種組合指示操作狀態(tài)或警告工況，具有診斷、監(jiān)測(cè)功能； 2) 耗氣量非常小，在0.6 MPa穩(wěn)定狀態(tài)下，僅為0.12NM3/h，不足常規(guī)定位器的8 ％；對(duì)氣源壓力的變化不敏感； 3) 采用同一型號(hào)既可用于直行程又可用于角行程；通過(guò)選配雙作用模件，可以實(shí)現(xiàn)控制雙作用活塞缸執(zhí)行器； 4) 使用HART通訊協(xié)議，與定位器進(jìn)行雙向通信；
5．智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析在實(shí)際使用中應(yīng)該注意的問(wèn)題 5.1 對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)的帶負(fù)載能力有較高的要求 在實(shí)際使用過(guò)程中，智能定位器的輸入阻抗較高，當(dāng)輸入信號(hào)為20mA時(shí)，供電電壓的最小要求值為12VDC、帶負(fù)荷能力不小于600Ω，否則定位器不能正常工作；最小輸入電流不小于3.6mA時(shí)，才能確保其性能。 5.2 應(yīng)合理設(shè)置定位器的動(dòng)作死區(qū) 定位器死區(qū)設(shè)置越小，定位精度越高，這就給人們?cè)斐梢粋€(gè)誤區(qū)，以為死區(qū)越小越好，但這樣會(huì)使壓電閥及反饋桿等運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作越頻繁，有時(shí)會(huì)引起閥門振蕩，影響定位器和閥門的使用壽命，故定位器的死區(qū)設(shè)置不易過(guò)小；定位器設(shè)置更改后，必須重新調(diào)校后才能生效； 5.3 定位器的安裝 定位器的安裝有一個(gè)重要原則就是，定位器、閥桿、反饋桿三部分要構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋。安裝時(shí)可以這樣檢驗(yàn)：定位器安裝后，閥桿和反饋桿不連接，用手轉(zhuǎn)動(dòng)反饋桿，若閥桿動(dòng)作方向與反饋桿動(dòng)作方向相反，則說(shuō)明已構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋；此時(shí)要將調(diào)節(jié)閥閥位置于50％，并使反饋桿處于水平位置，然后將反饋桿和閥桿固定，這樣可以保證定位器工作在最佳線性段。定位器安裝不平正，也會(huì)增加其線性偏差。
5.4 定位器流量特性的選擇 調(diào)節(jié)閥的流量特性是由閥芯的加工特性所決定的，如果工藝要求與其相符，則定位器的輸出特性應(yīng)選擇線性輸出；在實(shí)際使用中，若閥芯特性與工藝要求不符，則可以通過(guò)定位器輸出特性的設(shè)置來(lái)改變閥門的整體流量特性，如可以將閥芯為線性特性的調(diào)節(jié)閥通過(guò)把定位器輸出特性設(shè)置為等百分比特性，即可將具有線性閥芯的閥門變?yōu)榈劝俜直攘髁刻匦缘拈y門來(lái)使用。 5.5 定位器的維修 定位器不同的功能模塊損壞，造成定位器無(wú)法使用時(shí)，如果整體更換，費(fèi)用高昂；這時(shí)可以利用*的模塊對(duì)定位器進(jìn)行重新組裝，但組裝后要根據(jù)不同的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行重新設(shè)置，由于使用定位器的調(diào)節(jié)閥（行程等）變了，利用自動(dòng)調(diào)校可能達(dá)不到使用要求，這時(shí)可以先手動(dòng)調(diào)校確定其行程，然后再用自動(dòng)調(diào)校校準(zhǔn)。這樣可以使調(diào)節(jié)閥定位精準(zhǔn)、具有合適的響應(yīng)速度，從而滿足過(guò)程控制的要求。
智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析 *現(xiàn)代化工業(yè)是以生產(chǎn)自動(dòng)化為標(biāo)志的。從自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷史和進(jìn)步來(lái)看，技術(shù)工具的變更起著極為重要的作用。各種*控制手段不斷出現(xiàn)，但基本的控制規(guī)律沒(méi)有改變，而技術(shù)工具的改進(jìn)卻是日新月異。智能儀表的研制和使用更為工業(yè)自動(dòng)化開創(chuàng)了美好未來(lái)。典型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)：檢測(cè)、控制、執(zhí)行三大部分。近年，檢測(cè)儀表和控制儀表受到數(shù)字技術(shù)和微處理器技術(shù)的影響發(fā)生的變有目共睹，而執(zhí)行器這一環(huán)節(jié)，特別是作為主要產(chǎn)品的調(diào)節(jié)閥，也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。傳統(tǒng)使用的調(diào)節(jié)閥基本上滿足許多工業(yè)系統(tǒng)的需要,但隨闃現(xiàn)代工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。如何生產(chǎn)出更多更好的*產(chǎn)品，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如何更有效、更安全地操作，如何充分地利用資源、節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境,人們憶經(jīng)對(duì)調(diào)節(jié)閥提出更高的要求，這些要求可歸納如下：質(zhì)量更穩(wěn)定，工作更可靠，操作更安全在過(guò)程控制中，調(diào)節(jié)閥直接和流體相接觸一旦發(fā)生故障，后果不堪設(shè)想。 |
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4．智能化工調(diào)節(jié)閥定位器設(shè)計(jì)選型分析定位器的其他特點(diǎn)
